Основные обозначения. Основные понятия. Практическая работа № 2

Основные обозначения
m – масса (кг);
F – сила (Н);
s – площадь (м2);
V- объём (м3);
n – количество вещества (моль);
М = m/n – молярная масса (кг/моль);
Мr – относительная молекулярная масса;
Vm =V/n– молярный объём (м3/моль);
ρ = m/V – плотность (кг/м3);
υ= V/ m – удельный объём (м3/кг);
р= F/s – давление (Н/м2 = Па);
t - температура по термодинамической шкале Цельсия (0С);
Т - температура по термодинамической шкале Кельвина (К); Т = t +273;
R0=8,3/М – удельная газовая постоянная (Дж/(кг ·К));
R = рVm/Т =8,3 Дж/(моль ·К) – универсальная газовая постоянная;
ω = mк/ mΣ - массовая доля компонента смеси;
х= nк/nΣ – молярная доля компонента смеси.

Содержание
Основные понятия
Физическое тело (тело) – любой отдельно взятый предмет.
Рабочее тело – вещество, используемое для превращения теплоты в работу.
Масса (в технической термодинамике) m – характеристика инертных свойств тела (инертная масса). Инертность – свойство тел изменять свою скорость под действием внешних сил. Единица массы в системе СИ – килограмм (кг).
Сила тяжести – векторная величина – мера земного притяжения – сила, сообщающая массе 1 кг ускорение 1 м/с2. Единица силы в системе СИ – Ньютон (Н).
Вес тела – сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или нить подвеса.
Количество вещества n – физическая величина, определяемая числом структурных частиц. Единица количества вещества в системе СИ – моль.

Моль – количество вещества, число структурных частиц которого равно числу атомов, содержащихся в углероде массой 0,012 кг.
Молярная масса M – величина, равная отношению массы к количеству вещества М= m/ n . Единица молярной массы в системе СИ – (кг/моль).
М= Мr/1000 , где Мr - относительная молекулярная масса - безразмерная величина (приложение 2).
Молярный объём Vm – равен отношению объёма, занимаемому веществом, к количеству вещества. Vm=V/n. Единица молярного объёма в системе СИ – (м3/моль).
Плотность вещества - ρ = m/V – величина, равная отношению его массы к объёму. Единица плотности в системе СИ – (кг/м3).
Удельный объём вещества - υ= V/m - величина, равная отношению его объёма к его массе. Единица удельного объёма вещества в системе СИ – (м3/кг).
Давление р=F/s – величина, равная отношению силы F, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности, к площади s этой поверхности. Единица давления в системе СИ – (Н/м2=Па).

Температура – мера средней кинетической энергии молекул.
t - температура по термодинамической шкале Цельсия (0С);
Т - температура по термодинамической шкале Кельвина (К); Т = t +273;
1 К = 1 0С.
Чистое вещество – вещество, все молекулы которого одинаковы (кислород, азот, водород, углекислый газ и.т.д).
Смесь - вещество, состоящее из нескольких чистых веществ (газов), называемых компонентами смеси.
Массовая доля компонента смеси ω – это величина, равная отношению массы данного компонента к массе всей смеси.
Если смесь состоит из нескольких (n) компонентов, то ωi=mi/ m,
где i =1…n
ωi - массовые доли компонентов смеси;
mi – массы компонентов смеси;
m - масса смеси.
Σmi=m, Σωi=1

Молярная доля компонента смеси х – это величина, равная отношению количества вещества данного компонента к количеству вещества всей смеси.
Если смесь состоит из нескольких (n) компонентов, то хi=ni/n,
где i =1…n
хi - молярные доли компонентов смеси;
ni – количество вещества компонента смеси;
n - количество вещества смеси.
Σni=n, Σхi=1
Соотношение между массовыми ω и молярными х долями
ωi/хi=Мi/М ωi= хiМi/М хi= ωiМ/Мi
Молярная масса смеси равна сумме произведений молярных масс компонентов на их молярные доли.
М=ΣМiхi

или единице, делённой на сумму отношений массовых долей компонентов к их молярным массам.
М=1/Σ(ωi/Мi)
Закон Дальтона. Каждый из компонентов газовой смеси распространён во всем пространстве, занимаемом газовой смесью при давлении, какое он развивал бы, занимая всё пространство при температуре смеси.
Такое давление называется парциальным.
Давление газовой смеси
р=Σрi ,
где рi – парциальное давление i-го компонента смеси.
Парциальное давление компонента газовой смеси рi=хi р.

Для газовой смеси по закону Дальтона справедливо:
1) каждый компонент газовой смеси, имеет температуру, равную температуре смеси;
2) объём каждого компонента газовой смеси равен объёму всей смеси;
3) каждый компонент газовой смеси подчиняется своему уравнению состояния; (уравнения Клайперона: Менделеева: pVm= RT ).
4) смесь подчиняется своему уравнению состояния.
pV= mR0T,
Объемная доля компонента газовой смеси - это отношение приведенного объема компонента к объему всей смеси.
Приведенный объем Vi - это объем компонента смеси при температуре и давления смеси.
p , V1 , Т p , V2 , Т p , V , Т
газ 1 перегородка газ 2 газовая смесь

Варианты практической работы №2

Относительная молекулярная масса и плотность некоторых газов
при нормальных физических условиях
Приложение 2

Удельные газовые постоянные некоторых газов и водяного пара
Приложение 3

Исходные данные.
Газ 1 CH4.
Газ 2 CО .
Приведенный объем V1 V1 =0,2 м3 .
Приведенный объем V2 V2 =0,9 м3 .
Требуется.
Найти удельную газовую постоянную R0 смеси.
Решение.
Общий объем смеси
V=V1+V2=(0,2+0,9) м3=1,1 м3
Объемные (или молярные) доли компонентов
х1=V1/V=0,2/1,1=0,181 ; х2=V2/V=0,9/1,1=0,819;

Контрольное уравнение:
х1+х2=0,181+0,819=1
Молярная масса смеси
M=x1M1+ x2M2=(0,181·28,01+ 0,819·16,04) ·10-3 =5,29389 + 13,13676 · 10-3
Удельная газовая постоянная смеси
R0=R/M=8,3/(13,13676·10-3) =631,81 Дж/(кг·К)
Контрольные вопросы к защите практической работы №2
Чем отличаются газовые смеси от химических соединений?
Что такое парциальное давление газа в смеси?
Что называется приведённым объёмом газа в смеси?
Что такое массовая доля газа в смеси?
Что такое молярная доля газа в смеси?

1) состав смесей переменный
2.Вещества смесей сохраняют свои свойства:( Например:-кислород и водород газы: -кислород поддерживает горение , в атмосфере кислорода лучше вспыхивает, желехо притягиется магнитом)
Химические соединения:
1.Состав химических соединения не постоянен.(Например: для получения воды необходимо взять водород и кислород в соотношении 2:1 )
2.Вещества, образовавшие соединения свои свойства НЕ СОХРАНЯЮТ, так как получается химическое соединение с другими свойствами:(воды -жидкость, благодаря которой можно потушить огонь: оксид железа не притягивается магнитом)
http://globuss24.ru

2) Парциальное давление в газовой смеси. Мольная доля газов. Закон Дальтона (закон парциальных давлений).
Парциальное давление одного идеального газа в смеси разных идеальных газов по определению равно давлению, которое будет оказываться, если он одиночку занимает тот же объём при той же температуре как и вся смесь. Идея теории состоит в том, что молекулы идеального газа настолько далеки одна от другой, что они не мешают друг другу. Реально существующие газы очень близко подходят к этому идеалу.
Закон Дальтона: общее давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений каждого газа в смеси.
Например, дана смесь идеального газа из азота (N2), водорода (H2) и гелия (He), тогда:
Pсмеси=Pазота+Pводорода+Pгелия
где:Pазота- парциальное давление азота
Pводорода- парциальное давление водорода
Pгелия- парциальное давление гелия
http://tehtab.ru

3)Объeмной долей ri данного газа называется отношение объема, который занимал бы данный газ при температуре и давлении смеси, к общему объему смеси:
где Vi – объем данного газа при ТСМ и РСМ, м3.Объем Vi называют парциальным объемом, это искусственно введенная величина, поскольку каждый газ, входящий в смесь, занимает весь объем смеси. Парциальный объем можно рассчитать по уравнению Менделеева – Клапейрона:
http://ispu.ru

4)В состав воздуха входит несколько различных газов: кислород, азот, углекислый газ, благородные газы, водяные пары и некоторые другие вещества. Содержание каждого из этих газов в чистом воздухе строго определенно.Для того чтобы выразить состав смеси газов в цифрах, количественно, используют особую величину, которую называют объемной долей газов в смеси.
Объемную долю газа в смеси обозначают греческой буквой – «фи».
Объемной долей газа в смеси называют отношение объема данного газа к общему объему смеси:
http://pandia.ru